ZnO纳米树阵列/共混聚合物共形结构杂化太阳能电池的制备方法

摘要

本发明涉及一种在透明导电FTO玻璃上制备ZnO纳米树基共形结构杂化太阳能电池的方法，属太阳能电池技术领域。本发明步骤包括：（1）在导电玻璃基底上生长ZnO纳米棒主干；（2）将电沉积后的样品进行气氛原子层沉积；（3）将沉积种子层后的样品放入水溶液中进行化学浴沉积；（4）聚合物的旋涂；（5）金属Ag电极的蒸镀。本发明制备的ZnO纳米树基共形结构杂化太阳能电池，电子沿主干纳米棒的轴向传输，空穴在聚合物中传输方向与主干垂直，这样既可保留纳米棒阵列所组装的太阳能电池中电子和空穴输送通道直接、聚合物渗透便利的优势，又可解除纳米棒阵列高度受聚合物最大厚度的限制，有效增加聚合物加载量和界面面积，这种结构更有利于聚合物太阳能电池的性能表现。

主权项

一种ZnO纳米树基/P3HT:PCBM(聚3‑己基噻吩: 苯基‑C61‑丁酸甲酯)共混聚合物共形结构杂化太阳能电池的制备方法，其特征在于具有以下的过程和步骤： a. 在FTO导电玻璃电基底上电沉积ZnO纳米棒主干：电沉积采用二电极体系；导电玻璃基底为FTO玻璃；配制0.01~0.05 mol/L的硝酸锌水溶液，电压在2.0~2.5 V，温度在75~95 ℃，沉积时间为20~40 min；b. 氮锌气氛原子种子层沉积：工作台温度为100~150 ℃，样品台置于40 ℃的输气管下50 mm位置，以20~50 mm/s的速度反复震荡运动；以二乙基锌作为锌的前驱物，以纯水作为氧化剂，以氮气作为惰性气体，分离前驱物和氧化剂； c. 化学浴沉积：将沉积种子层后的样品进行化学浴沉积；配制浓度为20~50 mM/L的硝酸锌和浓度为20~50 mM/L的六亚甲基四胺水溶液；待溶液温度升到75~95 ℃后，将样品放入溶液，沉积时间为60~180 min；沉积完成后，将样品取出，用去离子水超声清洗10 s； d. 聚合物旋涂：将样品放入N₂气氛手套箱中的旋涂机上，用滴管将20 g/L的P3HT和20 g/L的PCBM的氯苯溶液均匀滴在样品表面；先以100 rpm速度旋转8 s，随后以1000~1500 rpm速度旋转60 s；旋涂后的共轭高分子呈散乱不规则的型态，必须利用退火使高分子重新排列，将样品在150 ℃加热20 min，提高P3HT的结晶度，改善P3HT分子链的排列； e. 金属Ag电极的蒸镀：将样品放入设计好的掩板上，然后放入真空蒸镀机；Ag导电层的蒸镀在气压为＜10^‑6 Torr的真空环境中进行，蒸发沉积厚度为80~200 nm；最终制得共形结构杂化太阳能电池。